Общее ослабление озонового слоя

Министерство Образования и  Науки Республики

                                     Казахстан

        Южно-Казахстанский Государственный

                  Университет имени М.Ауезова

                                              кафедра: Геоэкология и ПП

Срс

                 Тема: Общее ослабление озонового слоя

                                                                                       Выполнила : Исмагилова С

                                                                                       Группа: ЖТ-13 3р1

                                                                                       Принял: Навесов Ш.А

С начала 20 века ученые наблюдают  за состоянием озонового слоя атмосферы. Сейчас уже все понимают, что стратосферный  озон является своего рода естественным фильтром, препятствующим проникновению  в нижние слои атмосферы жесткого космического излучения – ультрафиолета-В.

16 сентября 1987 г. был принят  Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Впоследствии по инициативе ООН этот день стал отмечаться как День защиты озонового слоя.

 С конца 70-х годов  ученые стали отмечать неуклонное  истощение озонового слоя. Причиной  тому стало проникновение в  верхние слои стратосферы озоноразрушающих веществ (ОРВ), используемых в промышленности, молекулы которых содержат хлор или бром. Хлорфторуглероды (ХФУ) или другие ОРВ, выпущенные человеком в атмосферу, достигают стратосферы, где под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца их молекулы теряют атом хлора. Агрессивный хлор начинает разбивать одну за другой молекулы озона, сам при этом не претерпевая никаких изменений. Срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет. Расчетным путем доказано, что за это время один атом хлора способен превратить в кислород 100 000 молекул озона.

 По мнению врачей, каждый  потерянный процент озона в  масштабах планеты вызывает до 150 тысяч дополнительных случаев  слепоты из-за катаракты, на 2,6 процента увеличивается количество  раковых заболеваний кожи, значительно  возрастает число болезней, вызванных  ослаблением иммунной системы  человека. Наибольшему риску подвержены  жители северного полушария со  светлой кожей. Но страдают  не только люди. УФ-В излучение, к примеру, крайне вредно для планктона, мальков, креветок, крабов, водорослей, обитающих на поверхности океана.

 Озоновая проблема, первоначально  поднятая учеными, вскоре стала  предметом политики. Все развитые  страны, за исключением Восточной  Европы и бывшего СССР, к концу  1995 г. в основном завершили  поэтапное сокращение производства  и потребления озоноразрушающих веществ. С целью оказания помощи остальным государствам был создан Глобальный экологический фонд (ГЭФ).

 По данным ООН, благодаря  согласованным усилиям мирового  сообщества, предпринятым в последнее  десятилетие, производство пяти  основных видов ХФУ сократилось  более чем вдвое. Темпы прироста  озоноразрушающих веществ в атмосфере уменьшились.

                Местоположение и функции озонового слоя

 В воздухе всегда  присутствует озон, концентрация  которого у земной поверхности  составляет в среднем 10-6%. Озон  образуется в верхних слоях  атмосферы из атомарного кислорода  в результате химической реакции  под влиянием солнечной радиации, вызывающей диссоциацию молекул  кислорода.

 Озоновый «экран» расположен  в стратосфере, на высотах от7-8 км на полюсах, 17-18 километров  на экваторе и примерно до 50 километров над земной поверхностью. Гуще всего озон в слое 22 –  24 километров над Землей.

 Слой озона удивительно тонок.  Если бы этот газ сосредоточить  у поверхности Земли, то он  образовал бы пленку лишь в  2-4 мм толщиной (минимум – в  районе экватора, максимум – у  полюсов). Однако и эта пленка  надежно защищает нас, почти  полностью поглощая опасные ультрафиолетовые  лучи. Без нее жизнь сохранилась  бы лишь в глубинах вод (глубже 10 м) и в тех слоях почвы,  куда не проникает солнечная  радиация. Озон поглощает некоторую  часть инфракрасного излучения  Земли. Благодаря этому он задерживает  около 20% излучения Земли, повышая  отепляющее действие атмосферы.

 Озон – активный газ и может неблагоприятно действовать на человека. Обычно его концентрация в нижней атмосфере незначительна и он не оказывает вредного влияния на человека. Большие количества озона образуются в крупных городах с интенсивным движением автотранспорта в результате фотохимических превращений выхлопных газов автомашин.

Озон, также, регулирует жесткость  космического излучения. Если этот газ  хотя бы частично уничтожается, то, естественно  жесткость излучения резко возрастает, а, следовательно, происходят реальные изменения растительного и животного  мира.

 Уже доказано, что отсутствие  или малая концентрация озона  может или приводит к раковым  заболеваниям, что самым наихудшим  образом отражается на человечестве  и его способностью к воспроизводству. 

                 Причины ослабления озонового щита

 Озоновый слой защищает  жизнь на Земле от вредного  ультрафиолетового излучения Солнца. Обнаружено, что в течение многих  лет озоновый слой претерпевает  небольшое, но постоянное ослабление  над некоторыми районами Земного  шара, включая густо населенные районы в средних широтах Северного полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная "озоновая дыра".

 Разрушение озона происходит  из-за воздействия ультрафиолетовой  радиации, космических лучей, некоторых  газов: соединений азота, хлора  и брома, фторхлоруглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоно-разрушающих веществ.

 Предполагается множество причин ослабления озонового щита.

 Во-первых, – это запуски  космических ракет. Сгорающее  топливо «выжигает» в озоновом  слое большие дыры. Когда-то предполагалось, что эти «дыры» затягиваются. Оказалось, нет. Они существуют  довольно долго.

 Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие  вещества разрушают озон. Но, в  то же время самолеты, летающие  ниже 12 км. Дают прибавку озона.  В городах он – один из  составляющих фотохимического смога.  В – третьих, это хлор и  его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч  тонн) этого газа поступает в  атмосферу, прежде всего от  разложения фреонов. Фреоны –  это не вступающие у поверхности  Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями. Поскольку при их расширении снижается их температура, фреоны широко используют в холодильной промышленности.

 Каждый год количество  фреонов в земной атмосфере  увеличивается на 8-9%. Они постепенно  поднимаются наверх, в стратосферу  и под воздействием солнечных  лучей становятся активными –  вступают в фотохимические реакции,  выделяя атомарный хлор. Каждая  частица хлора способна разрушить  сотни и тысячи молекул озона.

9 февраля  2004 года на сайте Института  Земли НАСА появилась новость  о том, что учёные Гарвардского  Университета нашли молекулу, разрушающую  озон. Учёные назвали эту молекулу "димер одноокиси хлора", потому что она составлена из двух молекул одноокиси хлора. Димер существует только в особенно холодной стратосфере над полярными регионами, когда уровни одноокиси хлора относительно высоки. Эта молекула происходит из хлорфторуглеродов. Димер вызывает разрушение озона, поглощая солнечный свет и распадаясь на два атома хлора и молекулу кислорода. Свободные атомы хлора начинают взаимодействовать с молекулами озона, приводя к уменьшению его количества.

                     Озон и климат в стратосфере

 Озон и климат воздействуют  друг на друга. Воздействие  озона на климат проявляется прежде всего в изменении температуры. Чем больше озона в данном объёме воздуха, тем больше тепла он удерживает. Озон является источником тепла в стратосфере, поглощая ультрафиолетовое излучение солнца и восходящее инфракрасное излучение от тропосферы. Следовательно, уменьшение количества озона в стратосфере приводит к понижению температуры. А это в свою очередь приводит к истощению озона.

истощение озона - ведёт к  снижению температуры – ведёт  к полярным стратосферным облакам  – ведёт к истощению озона

 Самые крупные потери  озона в Арктике и Антарктике  происходят зимой и в начале  весны, когда полярные стратосферные  вихри изолируют воздух в своих  пределах. Когда температура воздуха  падает ниже -78°С, формируются облака, состоящие из льда, азотной и серной кислот. В результате химических реакций на поверхности ледяных кристаллов в облаках выделяются хлорфторуглероды. Из-за воздействия ХФУ начинается истощение озона, и появляется озоновая "дыра". Весной температура воздуха повышается, лед испаряется, и озоновый слой начинает восстанавливаться.

     Разрушение озонового слоя земли хлорфторуглеводородами

 В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в атмосфере над станцией Халли-Бей в Антарктиде уменьшилось за период с 1977 по 1984 г. на 40%. Вскоре этот вывод подтвердили другие исследователи, показавшие также, что область пониженного содержания озона простирается за пределы Антарктиды и по высоте охватывает слой от 12 до 24 км, т.е. значительную часть нижней стратосферы.

 Наиболее подробным  исследованием озонного слоя  над Антарктидой был международный  Самолетный Антарктический Озонный  Эксперимент. В его ходе ученые  из 4 стран несколько раз поднимались  в область пониженного содержания  озона и собрали детальные  сведения о ее размерах и  проходящих в ней химических  процессах. Фактически это означало, что в полярной атмосфере имеется  озонная "дыра". В начале 80-х по измерениям со спутника "Нимбус-7" аналогичная дыра была обнаружена и в Арктике, правда она охватывала значительно меньшую площадь и падение уровня озона в ней было не так велико - около 9%. В среднем по Земле с 1979 по 1990 г. содержание озона упало на 5%.

 Это открытие обеспокоило  как ученых, так и широкую общественность, поскольку из него следовало,  что слой озона, окружающий  нашу планету, находится в большей  опасности, чем считалось ранее.  Утончение этого слоя может  привести к серьезным последствиям  для человечества. Содержание озона  в атмосфере менее 0.0001%, однако, именно озон полностью поглощает  жесткое ультрафиолетовое излучение  солнца с длиной волны l<280 нм и значительно ослабляет полосу УФ-Б с 280<l<315 нм, наносящие серьезные поражения клеткам живых организмов. Падение концентрации озона на 1% приводит в среднем к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности земли на 2%. Эта оценка подтверждается измерениями, проведенными в Антарктиде (правда, из-за низкого положения солнца, интенсивность ультрафиолета в Антарктиде все еще ниже, чем в средних широтах).

 По своему воздействию  на живые организмы жесткий  ультрафиолет близок к ионизирующим  излучениям, однако, из-за большей,  чем у g-излучения длины волны  он не способен проникать глубоко  в ткани, и поэтому поражает  только поверхностные органы. Жесткий  ультрафиолет обладает достаточной  энергией для разрушения ДНК  и других органических молекул,  что может вызвать рак кожи, в особенности быстротекущую  злокачественную меланому, катаракту  и иммунную недостаточность. Естественно,  жесткий ультрафиолет способен  вызывать и обычные ожоги кожи  и роговицы. Уже сейчас во всем  мире заметно увеличение числа  заболевания раком кожи, однако, значительно количество других  факторов (например, возросшая популярность  загара, приводящая к тому, что  люди больше времени проводят  на солнце, таким образом, получая  большую дозу УФ облучения)  не позволяет однозначно утверждать, что в этом повинно уменьшение  содержания озона. Жесткий ультрафиолет  плохо поглощается водой и  поэтому представляет большую опасность для морских экосистем. Эксперименты показали, что планктон, обитающий в приповерхностном слое, при увеличении интенсивности жесткого УФ может серьезно пострадать и даже погибнуть полностью. Планктон находится в основании пищевых цепочек практически всех морских экосистем, поэтому без преувеличения можно сказать, что практически вся жизнь в приповерхностных слоях морей и океанов может исчезнуть. Растения менее чувствительны к жесткому УФ, но при увеличении дозы могут пострадать и они. Если содержание озона в атмосфере значительно уменьшится, человечество легко найдет способ защититься от жесткого УФ излучения но при этом рискует умереть от голода.

                   Взвешенные в воздухе токсичные частицы

Одна из причин, по которой загрязненность воздуха вызывает всеобщее беспокойство это токсичные частицы и пыль, попадающие в организм при вдыхании и способные вызывать различные  заболевания. Взвешенные в воздухе частицы обычно подразделяют на две категории: мелкодисперсные и крупнодисперсные. Мелкодисперсные аэрозольные частицы состоят из таких веществ, как соединения углерода, свинца, серы и азота, попадающих в атмосферу в результате человеческой деятельности. Крупнодисперсные частицы состоят из природных веществ, которые образуются вследствие естественной эрозии и в процессе различных работ по дроблению камня. К наиболее распространенным крупнодисперсным частицам относятся гипс, известняк, мрамор, карбонат кальция (мел), кремний и карбид кремния (карбид, используемый при сварочных работах).

Первичные мелкодисперсные  примеси сажа, летучая зола, частицы  металлов и пары попадают в атмосферу  в результате физических или химических процессов. Вторичные мелкодисперсные  примеси образуются вследствие реакций  между различными газами в атмосфере. Вторичные примеси составляют от шестидесяти до восьмидесяти процентов  всех мелкодисперсных частиц, регистрируемых в городах.

Человеческий нос естественным образом отфильтровывает крупные  частицы пыли, но не защищает от мелкодисперсных  частиц, и такие вещества, как  серная кислота, мышьяк, бериллий или  никель, могут попасть в легкие. Некоторые вещества (бенз[а]пирены, бензантрацен-супертоксикант, соединения металлов), попадающие в организм при вдыхании, обладают канцерогенными свойствами.

Одно исследование показало, что соли серной кислоты, выбрасываемые  в атмосферу автотранспортом, а  также при сжигании нефти и  угля, стали причиной двадцати одной  тысячи преждевременных смертей  в регионе, где проводилось это  исследование. Специалисты считают, что эти вещества обостряют респираторные  заболевания астму, хронические  бронхиты, эмфизему легких и вызывают прерывистое дыхание и раздражение  слизистой оболочки глаз.

Оксиды азота (NOx), главным образом образующиеся вследствие вторичных реакций соединений азота, также связывают с респираторными и седечно-сосудистыми заболеваниями.

Металлы, обнаруженные в воздухе, включают: свинец, кадмий, никель, бериллий, ртуть, мышьяк, ванадий и хром. Кроме того в воздухе присутствуют сравнительно небольшие количества стекловолокнистого минерала асбеста. Высокие концентрации свинца поражают центральную нервную систему, в то время как низкие дозы поражают мозг и приводят к психическим расстройствам у детей. Асбест вызывает рак легких и плевры. Никель, мышьяк, хром и тальк связывают с образованием раковых опухолей.

В дополнение к перечисленным  аэрозольным частицам, в воздухе  присутствует еще множество других загрязняющих веществ, которые приводят к заболеваниям человека, животных и птиц, к поражениям сельхозкультур и так далее. Ниже приведен список наиболее часто встречающихся загрязнителей.

Возможности воздействия  человека на природу постоянно растут и уже достигли такого уровня, когда  возможно нанести биосфере непоправимый ущерб. Уже не в первый раз вещество, которое долгое время считалось  совершенно безобидным, оказывается  на самом деле крайне опасным. Лет  двадцать назад вряд ли кто-нибудь мог  предположить, что обычный аэрозольный  баллончик может представлять серьезную  угрозу для планеты в целом. К  несчастью, далеко не всегда удается  вовремя предсказать, как то или  иное соединение будет воздействовать на биосферу. Однако в случае с ХФУ  такая возможность была: все химические реакции, описывающие процесс разрушения озона ХФУ крайне просты и известны довольно давно. Но даже после того, как проблема ХФУ была в 1974 г. сформулирована, единственной страной, принявшей какие-либо меры по сокращению производства ХФУ были США и меры эти были совершенно недостаточны. Потребовалась достаточно серьезная демонстрация опасности ХФУ для того, чтобы были приняты серьезные меры в мировом масштабе.

В последнее время мы все  часто можно услышать высказывания ученых, Озабоченных состоянием озонового  экрана, об озоновых дырах и фреонах.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

              В чем же здесь дело?

 Люди стали понимать, что некоторые вещества, используемые  в промышленности и быту, могут  губительно воздействовать на  защитный озоновый экран. Это,  прежде всего хлорфторуглероды, или фреоны, способные связывать молекулы озона и тем самым уменьшать его количество в атмосфере. В мире ежегодно производится более миллиона тонн таких веществ. Фреоны являются наполнителями многих аэрозольных упаковок для дезодорантов, духов, лака для волос. Они содержатся в огнетушителях и в холодильниках.

 Чрезмерное применение  фреонов, как уж говорилось  ранее, приводит к образованию  озоновых дыр. Это те места  в озоновом экране, где содержание  озона ниже нормы на 30%-50% процентов.  Возникновение озоновых дыр было впервые установлено в начале 80-х годов 20-го столетия. Сначала их обнаружили над Антарктидой, затем над Арктикой.

 Оказалось, что дыры  могут увеличиваться в размерах  и перемещаться. Есть опасность,  что они могут появиться и  над густонаселенными районами  земного шара. Это приведет к  увеличению заболеваемости раком  кожи у людей. Пагубно усиливающееся  ультрафиолетовое излучение отразится  и на других обитателей планеты.

 В конце 80-х годов  было подписано соглашение, между  ведущими промышленными странами  об уменьшении производства веществ,  разрушающих озон.

 Следует заметить, что  даже после обнаружения озонной  дыры, ратифицирование Монреальской конвенции одно время находилось под угрозой. Быть может, проблема ХФУ научит с большим вниманием и опаской относиться ко всем веществам, попадающим в биосферу в результате деятельности человечества.

1 АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ на природу, различные формы влияния деятельности человека на природу. Антропогенные воздействия охватывают отдельные компоненты природы и природные комплексы. Количественной и качественной характеристикой антропогенных воздействий является антропогенная нагрузка. Антропогенные воздействия могут носить как позитивный, так и негативный характер; последнее вызывает необходимость в применении специальных природоохранных мер.

2 ХЛАДОНЫ (фреоны) - техническое название группы насыщенных алифатических галогенсодержащих углеводородов, применяемых в качестве хладагентов; газы (напр., CCl2F2, t кип — 29,8 °C) или летучие жидкости (напр., CCl3F, t кип 23,7 °C). Нетоксичны, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, не реагируют с большинством металлов. Используются как пропелленты, растворители и др. Некоторые хладоны разрушающе действуют на озоновый слой атмосферы Земли, в связи, с чем объем их производства сокращается.